[发明专利]一种融合多传感器及地基SAR的深基坑施工监测预警技术

权利要求书

1.一种融合多传感器及地基SAR的深基坑施工监测预警技术，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立深基坑监测信息基础数据库：进行基坑监测数据以及基坑周边建筑物、围护结构、施工过程文件的存储和集成管理，

所述的深基坑监测信息基础数据库包括:

A、深基坑监测信息分类：空间数据分类，属性数据分类；

B、Geodatabase数据库编码：编码规则，实体类属性编码，数据项编码；

C、深基坑监测信息基础数据库设计：要素分类，要素类字段设计，要素关系确定；

(2)建立深基坑变形预测模型以及定量化预警指标体系：对基坑监测原始数据进行数据解算、平差计算与融合优化、生成监测报表和变形曲线曲面图、变形速率及变形预警报表，并判断基坑稳定性，预测未来时间动态形变与决策信息，

所述的深基坑变形预测模型以及定量化预警指标体系包括:

A、深基坑监测内容：

①支护结构内力监测：围护墙内力，支撑轴力，立柱内力，锚杆内力，土钉内力；

②支护结构位移监测：围护墙顶部水平位移，围护墙顶部竖向位移，深层水平位移，立柱竖向位移，基坑底隆起；

③水土监测：孔隙水压力，地下水位，围护墙侧向土压力；

④周边环境监测：周边地表竖向位移，周边建筑物竖向位移，周边建筑物倾斜，周边建筑物水平位移，周边建筑物裂缝，周边管线变形，周边建筑物沉降；

B、基于多模型的深基坑变形预测分析

采用GM(1,1)模型、BP神经网络与PSO算法组合进行预测分析，

①GM单一模型

GM(1,1)的时间响应序列可表示为：

模拟值可以表示为：

②组合模型：多变量组合模型构建，组合模型测试与优化；

ARIMA模型是AR(p)模型、MA(q)模型及ARMA(p,q)模型的一种扩展形式，是最好的基础模型之一；

自回归AR(p)模型可表示为：

式中：{X_t}(t＝1,2,…,n)是一个时间序列，p为模型阶数,，为自回归参数,a_t为残差；

滑动平均MA(q)模型可表示为：

X_t＝a_t-θ₁a_t-1+θ₂a_t-2+...+θ_qa_t-q

式中：q为模型的阶数，记做MA(q)，θ_i(1≤i≤q)为模型的待定系数，a_t为残差；

自回归滑动平均ARMA(p,q)模型可表示为：

若加入延迟算子，可把上式简化为：

将残差序列用于PSO-BP网络训练，得到二次修正后的残差可表示为：

将PSO-GM(1,1)组合模型预测值和修正后残差相加，可得最终预测的组合结果：

C、深基坑变形监测分级预警方法：

①深基坑变形控制指标的确定：根据现行的国家规范和地方基坑施工规范进行，取规范中的下限保险值；

②预警指标体系的建立：根据国家规范要求，取规范下限值给出深基坑变形控制阈值，建立绿、黄、红、黑四级预警指标体系；

(3)融合多源数据的实时监控与预测预警模型构建：融合多源数据判断安全隐患区，用地基SAR-PS技术对基坑重点隐患部位进行全天候连续实时监测与分析，为监测项目的预警值优化提供数据支持；

(4)建立基于数据库与网络化的专家决策管理平台，实现监测信息共享与发布。

2.根据权利要求1所述的融合多传感器及地基SAR的深基坑施工监测预警技术，步骤(4)中所述的建立基于数据库与网络化的专家决策管理平台包括：建立专家知识库，进行数据库、知识库的智能化和网络化，实现监测信息共享与发布。